新聞中心

EEPW首頁 > 電源與新能源 > 設(shè)計(jì)應(yīng)用 > 基于L6562的高功率因數(shù)boost電路的設(shè)計(jì)

基于L6562的高功率因數(shù)boost電路的設(shè)計(jì)

作者: 時(shí)間:2013-06-22 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
是一種升壓電路,這種電路的優(yōu)點(diǎn)是可以使輸入電流連續(xù),并且在整個(gè)輸入電壓的正弦周期都可以調(diào)制,因此可獲得很高的功率因數(shù);該電路的電感電流即為輸入電流,因而容易調(diào)節(jié);同時(shí)開關(guān)管門極驅(qū)動(dòng)信號(hào)地與輸出共地,故驅(qū)動(dòng)簡單;此外,由于輸入電流連續(xù),開關(guān)管的電流峰值較小,因此,對輸入電壓變化適應(yīng)性強(qiáng)。

儲(chǔ)能電感在電路起著關(guān)鍵的作用。一般而言,其感量較大,匝數(shù)較多,阻抗較大,容易引起電感飽和,發(fā)熱量增加,嚴(yán)重威脅產(chǎn)品的性能和壽命。因此,對于儲(chǔ)能電感的設(shè)計(jì),是電路的重點(diǎn)和難點(diǎn)之一。本文基于ST公司的設(shè)計(jì)了一種Boost電路,并詳細(xì)分析了磁性元器件的設(shè)計(jì)方法。

1 Boost電路的基本原理

Boost電路拓?fù)淙鐖D1所示。圖中,當(dāng)開關(guān)管T導(dǎo)通時(shí),電流,IL流過電感線圈L,在電感線圈未飽和前,電流線性增加,電能以磁能的形式儲(chǔ)存在電感線圈中,此時(shí),電容Cout放電為負(fù)載提供能量;而當(dāng)開關(guān)管T關(guān)斷時(shí),由于線圈中的磁能將改變線圈L兩端的電壓VL卡及性,以保持其電流IL不突變。這樣,線圈L轉(zhuǎn)化的電壓VL與電源Vin串聯(lián),并以高于輸出的電壓向電容和負(fù)載供電,如圖2所示是其電壓和電流的關(guān)系圖。圖中,Vcont為功率開關(guān)MOSFET的控制信號(hào),VI為MOFET兩端的電壓,ID為流過二極管D的電流。以電流,IL作為區(qū)分,Boost電路的工作模式可分為連續(xù)模式、斷續(xù)模式和臨界模式三種。

基于L6562的高功率因數(shù)boost電路的設(shè)計(jì)

基于L6562的高功率因數(shù)boost電路的設(shè)計(jì)
分析圖2,可得:
基于L6562的高功率因數(shù)boost電路的設(shè)計(jì)

式(2)即為Boost電路工作于連續(xù)模式和臨界模式下的基本公式。

2 臨界狀態(tài)下的Boost-APFC電路設(shè)計(jì)

基于的臨界工作模式下的Boost-APFC電路的典型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示,圖4所示是其APFC工作原理波形圖。

基于L6562的高功率因數(shù)boost電路的設(shè)計(jì)

基于L6562的高功率因數(shù)boost電路的設(shè)計(jì)
利用Boost電路實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)的原理是使輸入電流跟隨輸入電壓,并獲得期望的輸出電壓。因此,控制電路所需的參量包括即時(shí)輸入電壓、輸入電流及輸出電壓。乘法器連接輸入電流控制部分和輸出電壓控制部分,輸出正弦信號(hào)。當(dāng)輸出電壓偏離期望值,如輸出電壓跌落時(shí),電壓控制環(huán)節(jié)的輸出電壓增加,使乘法器的輸出也相應(yīng)增加,從而使輸入電流有效值也相應(yīng)增加,以提供足夠的能量。在此類控制模型中,輸入電流的有效值由輸出電壓控制環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)調(diào)制,而輸入電流控制環(huán)節(jié)使輸入電流保持正弦規(guī)律變化,從而跟蹤輸入電壓。本文在基于此類控制模型下,采用ST公司的作為控制芯片,給出了Boost-APFC電路的設(shè)計(jì)方法。

L6562的引腳功能如下:

INV:該引腳為電壓誤差放大器的反相輸入端和輸出電壓過壓保護(hù)輸入端;

COMP:該引腳同時(shí)為電壓誤差放大器的輸出端和芯片內(nèi)部乘法器的一個(gè)輸人端。反饋補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)接在該引腳與引腳INV之間;

MULT:該引腳為芯片內(nèi)部乘法器的另一輸入端;

CS:該腳為芯片內(nèi)部PWM比較器的反相輸入端,可通過電阻R6來檢測MOS管電流;

ZCD:該腳為電感電流過零檢測端,可通過一限流電阻接于的副邊繞組。R7的選取應(yīng)保證流入ZCD引腳的電流不超過3 mA;

GND:該引腳為芯片地,芯片所有信號(hào)都以該引腳為參考,該引腳直接與主電路地相連;GD:為MOS管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出引腳。為避免MOS管驅(qū)動(dòng)信號(hào)震蕩,一般在GD引腳與MOS管的柵極之間連接一十幾歐姆到幾十歐姆的電阻,電阻的大小由實(shí)際電路決定;

VCC:芯片電源引腳。該引腳同時(shí)連接于啟動(dòng)電路和電源電路。

另外,在電路設(shè)計(jì)時(shí),穩(wěn)壓管D2應(yīng)選用15 V穩(wěn)壓管,電容C2應(yīng)選用10μF的電解電容;二極管D5應(yīng)選用快恢復(fù)二極管(如1N4148);電阻R3應(yīng)選用幾百千歐的電阻。

圖5給出了由L6562構(gòu)成的APFC電源的實(shí)際電路圖。圖中,輸入交流電經(jīng)整流橋整流后變換為脈動(dòng)直流,作為Boost電路的輸入;電容C4用以濾除電感電流中的高頻信號(hào),降低輸入電流的諧波含量;電阻R1和R2構(gòu)成電阻分壓網(wǎng)絡(luò),用以確定輸入電壓的波形與相位,電容C10用以慮除3號(hào)引腳的高頻干擾信號(hào);L的一個(gè)副邊繞組,一方面通過電阻R7將電感電流過零信號(hào)傳遞到芯片的5腳,另一方面作為芯片正常工作時(shí)的電源;芯片驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過電阻R8和R9連到MOS管的門極;電阻R11作為電感電流檢測電阻,用以采樣電感電流的上升沿(MOS管電流),該電阻一端接于系統(tǒng)地,另一端同時(shí)接在MOS管的源極,同時(shí)經(jīng)電阻R10接至芯片的4腳;電阻R5和R6構(gòu)成電阻分壓網(wǎng)絡(luò),同時(shí)形成輸出電壓的負(fù)反饋回路;電容C9連接于芯片1、2腳之間,以組成電壓環(huán)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò);電阻R4,電容C6,二極管D5,穩(wěn)壓管D6和的副邊則共同構(gòu)成芯片電源。

基于L6562的高功率因數(shù)boost電路的設(shè)計(jì)
3 Boost電感的設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用來設(shè)計(jì)Boost電感。其原理是首先根據(jù)設(shè)計(jì)要求計(jì)算所需電感:

基于L6562的高功率因數(shù)boost電路的設(shè)計(jì)

式中,Virms為輸入電壓有效值;Vo為輸出電壓,fsw(min)為MOS管的最小工作頻率,通常在20kHz以上;Pi為輸入功率。計(jì)算要求的AP值為:

基于L6562的高功率因數(shù)boost電路的設(shè)計(jì)

式中,Ku為磁芯窗口利用率,Jc為電流密度,IL(pk)為電感電流峰值。

根據(jù)(4)式的計(jì)算結(jié)果可選擇磁芯的AP值(大于AP_req,AP=AeAw,單位為m4)。

然后根據(jù)所選磁芯來計(jì)算原邊匝數(shù)及所需氣隙。副邊匝數(shù)一般按10:1選取。

基于L6562的高功率因數(shù)boost電路的設(shè)計(jì)
4 實(shí)驗(yàn)波形分析

為了驗(yàn)證以上設(shè)計(jì)的合理性,本文設(shè)定最小輸入電壓為187 V,最大輸入電壓為264 V,輸入頻率為50 Hz,輸出電壓為400 V,PF=0.99,效率為87%,

電路相關(guān)文章:電路分析基礎(chǔ)



上一頁 1 2 下一頁

關(guān)鍵詞: L6562 Boost AP法則 Boost電感

評(píng)論


相關(guān)推薦

技術(shù)專區(qū)

關(guān)閉